激光干涉儀以光波為載體,其光波波長可以直接對米進行定義,且可以溯源至國家標準,是迄今的高精度、高靈敏度的測量儀器,在制造領域應用廣泛。
SJ6000激光干涉儀集光、機、電、計算機等技術于一體,產(chǎn)品采用進口高性能氦氖激光器,其壽命可達50000小時;采用激光雙縱模熱穩(wěn)頻技術,可實現(xiàn)高精度、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好的激光頻率輸出;采用高速干涉信號采集、調(diào)理及細分技術,可實現(xiàn)4m/s的測量速度,以及納米級的分辨率;采用高精度環(huán)境補償模塊,可實現(xiàn)激光波長和材料的自動補償;采用高性能計算機控制系統(tǒng)及軟件技術,支持中文、英文和俄文語言,友好的人機界面、向?qū)降牟僮髁鞒獭⒑啙嵒挠涗浌芾怼?br>SJ6000激光干涉儀具有測量精度高、測量范圍大、測量速度快、測速下分辨率高等優(yōu)點,結(jié)合不同的光學鏡組,可實現(xiàn)線性測長、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度等幾何參量的高精度測量。在SJ6000激光干涉儀動態(tài)測量軟件配合下,可實現(xiàn)線性位移、角度和直線度的動態(tài)測量與性能檢測,以及進行位移、速度、加速度、振幅與頻率的動態(tài)分析,如振動分析、絲桿導軌的動態(tài)特性分析、驅(qū)動系統(tǒng)的響應特性分析等。
窗體底端
一. 產(chǎn)品配置
SJ6000激光干涉儀系統(tǒng)具有豐富的模塊化組件,可根據(jù)具體測量需求而選擇不同的組件。主要鏡組如下圖所列,依次為
線性鏡組、角度鏡組、直線度鏡組、垂直度鏡組、平面度鏡組、自動精密轉(zhuǎn)臺。
▲
主要鏡組圖其中,
線性鏡組為標配,由線性干涉鏡、線性反射鏡和夾緊孔座構(gòu)成??蓾M足線性位移設備的定位精度、重復定位精度、反向間隙的測量與分析,以及反向間隙修正和螺距補償。
其中,
線性鏡組為標配,由線性干涉鏡、線性反射鏡和夾緊孔座構(gòu)成??蓾M足線性位移設備的定位精度、重復定位精度、反向間隙的測量與分析,以及反向間隙修正和螺距補償。
1. 靜態(tài)測量
1.1. 線性測量
線性測量原理 —— 邁克爾遜干涉原理▲ 線性測量的光路原理構(gòu)建圖
(1) 從SJ6000激光干涉儀主機出射的激光束(圓偏振光)通過分光鏡后,將分成兩束激光(線偏振光);
(2) 兩束激光分別經(jīng)由角錐反射鏡A和角錐反射鏡B反射后平行于出射光(紅色線條)返回,通過分光鏡后進行疊加,由于兩束激光頻率相同、振動方向相同且相位差恒定,即滿足干涉條件;
(3) 角錐反射鏡B每移動半個激光波長的距離,將會產(chǎn)生一次完整的明暗干涉現(xiàn)象。測量距離等于干涉條紋數(shù)乘以激光半波長。
線性測量配置及使用方法線性測量(線性軸位置精度測量的簡稱)配置主要由
SJ6000主機、EC20環(huán)境補償單元、線性鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成,可滿足0~80m范圍內(nèi)的線性測量。其中,線性測量包括定位精度測量、重復定位精度測量和設備反向間隙測量等。
線性鏡組可以針對不同方向的運動軸而搭建相應的測量光路,如下圖:
▲ 水平軸的線性測量示意圖
▲ 垂直軸的線性測量示意圖
SJ6000靜態(tài)測量軟件可以將線性測量結(jié)果生成的誤差補償表,該表涵蓋了各個測量點的補償值,運動控制系統(tǒng)制造商允許通過修改運動軸的補償值來消除該運動軸的位置誤差,精確的補償,可以有效地降低運動軸的位置誤差。
線性測量中目標位置的數(shù)據(jù)采集有基于位置的目標采集和基于時間的目標采集兩種方式,普遍采用基于位置的目標采集方式,即:被測運動軸需設定若干個等距的定位點,當運動軸移動到設定的定位點時,需設置停留時間,以供SJ6000測量軟件進行當前點的數(shù)據(jù)采集。
線性測量應用SJ6000激光干涉儀廣泛應用于
機床、三坐標、機器人、3D打印設備、自動化設備、線性位移平臺、精密機械設備、精密檢測儀器等領域的線性測量。
▲ 機床 | ▲ 線性導軌 |
▲ 三坐標 | ▲ 激光切割機 |
線性測量附件n
輕型線性鏡組 —— 特殊場合的應用輕型線性鏡組包括縮光鏡和小角錐反射鏡,其中小角錐反射鏡的重量僅為8g,可以直接吸附在被測物體上,限度地降低線性反射鏡的重量影響。
▲ 輕型線性鏡組的光路原理構(gòu)建圖
主要應用場合: (1) 線性反射鏡的重量可能影響到被測軸系的機械性能或精度; (2) 線性反射鏡的尺寸遇到較為困難的裝夾場合; (3) 負載敏感的動態(tài)測量。 | ▲ 輕型線性鏡組 |
輕型線性鏡組附件應用實例: ▲ 螺紋綜合測量機的測桿校準
n
可調(diào)轉(zhuǎn)向鏡 —— 斜軸的測量可調(diào)轉(zhuǎn)向鏡本質(zhì)是可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的平面反射鏡,通過旋轉(zhuǎn)鏡面可將光束偏轉(zhuǎn)25°~90°的角度,通常用于斜軸的測量。
▲ 可調(diào)轉(zhuǎn)向鏡及其光路原理構(gòu)建圖
可調(diào)轉(zhuǎn)向鏡應用實例:▲ 斜床的傾斜軸測量
1.2. 角度測量
角度測量原理角度反射鏡旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生轉(zhuǎn)角,或是移動過程中產(chǎn)生角擺,兩束反射光會有相對應的光程差產(chǎn)生,SJ6000采集到該光程差的干涉信號,經(jīng)過運算處理,即可得出對應的角度值。
▲ 角度測量的光路原理構(gòu)建圖
角度測量配置及使用方法角度測量配置主要由
SJ6000主機、角度鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成,可滿足±10°范圍內(nèi)的角度測量。
▲ 運動軸的俯仰角度測量示意圖
▲ 運動軸的偏擺角度測量示意圖
▲ 回轉(zhuǎn)軸的角度測量示意圖
角度測量應用 主要應用于運動軸的
角擺測量和轉(zhuǎn)軸的
旋轉(zhuǎn)角度測量。
▲ 直驅(qū)電機(DD馬達)的旋轉(zhuǎn)角度測量
1.3. 直線度測量
直線度測量原理▲ 直線度測量的光路原理構(gòu)建圖
直線度干涉鏡在移動過程中產(chǎn)生橫向或縱向位移時,兩束反射光會有相對應的光程差產(chǎn)生,SJ6000采集到該光程差的干涉信號,經(jīng)過運算處理,即可得出對應的直線度值。
直線度測量配置及使用方法直線度測量配置主要由
SJ6000主機、短直線度鏡組(或長直線度鏡組)、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成,可滿足±3mm范圍內(nèi)的直線度測量。
▲ 運動軸的橫向直線度測量示意圖
▲ 運動軸的縱向直線度測量示意圖
直線度測量應用▲ 測長儀直線導軌的橫向直線度測量
直線度附件 直線度附件由大角錐反射鏡、90度轉(zhuǎn)向鏡和直線度底座構(gòu)成。 應用場合: 適用于直線度反射鏡不便于安裝在Z軸的上端或是運動軸的后端。 | ▲ 直線度附件 |
含直線度附件的光路原理構(gòu)建圖: ▲ Z軸直線度的光路原理構(gòu)建圖
1.4. 平行度測量
平行度測量原理平行度測量是在直線度測量的基礎上而擴展的應用。平行度測量由平行軸的兩組直線度測量組成,參見下面平行度測量光路原理構(gòu)件圖,其中直線度反射鏡作為共同的參考基準,在測量過程中保持原位,且不進行調(diào)整。由第1運動軸的斜度θ1中減去第2運動軸的斜度θ2,即可得出平行度=θ1-θ2。
步(測第1運動軸)
| 第二步(測第2運動軸)
|
▲ 平行度測量的光路原理構(gòu)建圖
平行度測量配置平行度測量配置主要由
SJ6000主機、短直線度鏡組(或長直線度鏡組)、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成。Z軸的平行度測量需增添
可調(diào)轉(zhuǎn)向鏡。
平行度測量應用▲ 雙直線導軌安裝的平行度測量
1.5. 垂直度測量
垂直度測量原理垂直度的測量是直線度測量在二維方向上的延伸。垂直度測量由正交軸的兩組直線度測量組成,詳見下面垂直度測量光路原理構(gòu)件圖,其中直線度反射鏡作為共同的參考基準,在測量過程中保持原位,且不進行調(diào)整;光學角尺用于至少在其中一次直線度測量中,允許調(diào)整激光束與軸的準直。垂直度誤差=光學直角尺誤差-斜度θ1-斜度θ2。
▲ 垂直度測量的光路原理構(gòu)建圖
垂直度測量配置垂直度測量配置主要由
SJ6000主機、短直線度鏡組(或長直線度鏡組)、垂直度鏡組(含光學直角尺)、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成。Z軸的垂直度測量需增添
直線度附件。
垂直度測量應用▲ XY工作臺的垂直度測量
1.6. 平面度測量
平面度測量原理 平面度的測量是在角度測量的基礎上進行的延伸。平面度測量一般采用“對角法”在平面上進行相應次數(shù)的角度測量,通過軟件算法可將角度的變化轉(zhuǎn)換為平面上高度的變化,進而得到整個平面的平面度。 | ▲ 平面度測量的光路原理構(gòu)建圖 |
對角線法又稱米字法,在平面度測量時,若激光干涉儀主機位于G點,激光束與線GE重合,建議按照EA、CA、DH、EG、AG、BF、CE、GC的次序進行測量。
▲ 對角法測量示意圖
▲ 平面度測量的過程示意圖
平面度測量配置平面度測量配置主要由
SJ6000主機、角度鏡組、平面度鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成。其中,平面度鏡組由180mm可調(diào)基板、360mm可調(diào)基板和平面度旋轉(zhuǎn)鏡構(gòu)成。
平面度測量應用▲ 大理石平臺的平面度測量
1.7. 回轉(zhuǎn)軸測量
回轉(zhuǎn)軸測量原理 回轉(zhuǎn)軸測量需借助WR50自動精密轉(zhuǎn)臺,與SJ6000角度測量配合使用。將WR50連接到回轉(zhuǎn)軸上,作為測角標準器,WR50可實現(xiàn)0~360°的角度測量范圍,±1″的測量精度,轉(zhuǎn)速為10rpm。 假設回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動了5°,相連的WR50則反轉(zhuǎn)5°,相對于SJ6000角度測量而言并未產(chǎn)生角度偏轉(zhuǎn),基于該原理即可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)軸0~360°的高精度測量。 回轉(zhuǎn)軸測量軟件會將WR50的角度值和SJ6000角度值合并進行計算,作為回轉(zhuǎn)軸實際轉(zhuǎn)動的角度值。 | ▲ 自動精密轉(zhuǎn)臺 |
回轉(zhuǎn)軸測量配置及使用方法回轉(zhuǎn)軸測量配置主要由
SJ6000主機、角度鏡組、WR50自動精密轉(zhuǎn)臺、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構(gòu)成。
▲ 回轉(zhuǎn)軸測量示意圖
2. 動態(tài)測量
2.1. 動態(tài)測量概述
SJ6000動態(tài)測量軟件搭配線性鏡組、角度鏡組或直線度鏡組可以進行相應的線性、角度或直線度的動態(tài)測量與性能檢測。
動態(tài)測量包括基于時間的動態(tài)測量和基于距離的動態(tài)測量,SJ6000動態(tài)測量軟件可對動態(tài)測量數(shù)據(jù)進行位移分析、速度分析、加速度分析、振幅與頻率分析等。
▲ 位移-時間曲線
▲ 速度-時間曲線
▲ 加速度-時間曲線
▲ 振幅-頻率曲線
2.2. 動態(tài)測量應用
基于時間的動態(tài)測量機器運動控制性能評價:n 運動控制器PID控制參數(shù)測試與設置
n 高速運動后機器的穩(wěn)定性測試與評價
n 高性能運動控制器的微小步幅的測試
振動監(jiān)視n 掃描應用:用于定位精度不重要,但恒速對實現(xiàn)高質(zhì)量成像非常關鍵的場合
n 機床應用:典型應用包括要求刀具慢速、平穩(wěn)輪廓運動的高質(zhì)量表面精加工
振動頻率分析n 被測對象的振動頻率分析
n FFT快速傅立葉變換分析
基于距離的動態(tài)測量基于距離的動態(tài)測量,SJ6000激光干涉儀系統(tǒng)將沿著軸線“飛行”測量,即運動軸在不停頓的情況下以用戶的間隔進行數(shù)據(jù)采集。
提供脈沖觸發(fā)方式采集CT70正交觸發(fā)盒可監(jiān)控光柵、編碼器、控制器等信號,配合SJ6000激光干涉儀,可實現(xiàn)脈沖觸發(fā)啟動采集和連續(xù)脈沖觸發(fā)采集。適用于運動軸在不停頓的情況下,觸發(fā)激光干涉儀按照的間隔位置進行數(shù)據(jù)采集。
▲ CT70正交觸發(fā)盒
二. 產(chǎn)品功能特點
精度高SJ6000激光干涉儀以干涉技術為核心,其光波可直接對米進行定義。采用激光雙縱模熱穩(wěn)頻技術,可實現(xiàn)高精度、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好的激光頻率輸出;采用高精度環(huán)境補償模塊,可實現(xiàn)激光波長和材料的自動補償;干涉鏡與主機分離設計,避免干涉鏡受熱影響,保證干涉光路穩(wěn)定可靠。
功能廣n 可實現(xiàn)線性、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度、回轉(zhuǎn)軸等幾何參量的高精密測量;
n 可檢測數(shù)控機床、三坐標測量機等精密運動設備其導軌的線性定位精度、重復定位精度等,以及導軌的俯仰角、扭擺角、直線度、垂直度等;
n 可實現(xiàn)對機床回轉(zhuǎn)軸的測量與校準;
n 可根據(jù)用戶設定的補償方式自動生成誤差補償表,為設備誤差修正提供依據(jù);
n 具有動態(tài)測量與分析功能,包括位移分析、速度分析、加速度分析、振幅和頻率分析等,可進行振動分析、絲桿導軌的動態(tài)特性分析、驅(qū)動系統(tǒng)的響應特性分析等;
n 支持手動或自動進行環(huán)境補償。
軟件強n 友好的人機界面;
n 豐富的應用功能模塊;
n 向?qū)降牟僮髁鞒蹋?br>n 簡潔化的記錄管理;
n 支持中文、英文和俄文界面;
n 支持企業(yè)專屬模板定制。
標準多內(nèi)置13份標準,包含GB、ISO、英標、美標、德標、日標等國內(nèi)外通用標準??梢罁?jù)各種不同的機床標準分析處理數(shù)據(jù),并可打印相應的曲線圖和數(shù)據(jù)報告。
序號 | 標準號 | 標準名稱 |
1 | GB/T 17421.2-2000 | 中國國家標準 |
2 | GB 10931-1989 | 中國國家標準 |
3 | ISO 230-2-1997 | 1997版國際標準 |
4 | ISO 230-2-2006 | 2006版國際標準 |
5 | ISO 230-2-2014 | 2014版國際標準 |
6 | ASME B5.54-2005 | 美國國家標準 |
7 | ASME B89.1.12M-1990 | 美國機械工程師協(xié)會標準 |
8 | NMTBA-1997 | 美國機床協(xié)會標準 |
9 | BS 3800-2-1991 | 英國機床標準 |
10 | BS 4656-16-1985 | 英國機床標準 |
11 | JIS B6330 | 日本國家標準 |
12 | VDI 3441 | 德國機床標準 |
13 | JJG 117-2005 | 平板檢定規(guī)程 |
三. 技術指標
主機穩(wěn)頻精度:0.05ppm
動態(tài)采集頻率:50 kHz
預熱時間:≤ 6分鐘
工作溫度范圍:(0~40)℃
存儲溫度范圍:(-20~70)℃
環(huán)境濕度:(0~95)%RH
環(huán)境補償單元空氣溫度傳感器:±0.1℃ (0~40)℃,分辨力0.01℃
材料溫度傳感器:±0.1℃ (0~55)℃,分辨力0.01℃
空氣濕度傳感器:±5%RH (0~95)%RH
大氣壓力傳感器:±0.1kPa (65~115)kPa
線性測量測量距離:(0~80)m (無需遠距離線性附件)
測量精度:0.5ppm (0~40)℃
測量分辨力:1nm
測量速度:4m/s
角度測量軸向量程:(0~15)m
測量范圍:±10°
測量精度:±(0.02%R+0.1+0.024M)″ (R為顯示值,單位:″;M為測量距離,單位:m)
測量分辨力:0.1″
平面度測量軸向量程:(0~15)m
測量范圍:±1.5mm
測量精度:±(0.2%R+0.02M
2)μm (R為顯示值,單位:μm;M為測量距離,單位:m)
基板尺寸:180mm可調(diào),360mm可調(diào)
測量分辨力:0.1μm
直線度測量 | 軸向量程 | 測量范圍 | 測量精度 | 分辨力 |
短距離 | (0.1~4.0)m | ±3mm | ±(0.5+0.25%R+0.15M2) μm | 0.01μm |
長距離 | (1.0~20.0)m | ±3mm | ±(5.0+2.5%R+0.015M2) μm | 0.1μm |
注:R為顯示值,單位:μm;M為測量距離,單位:m |
垂直度測量 | 軸向量程 | 測量范圍 | 測量精度 | 分辨力 |
短距離 | (0.1~3.0)m | ±3/M mm/m | ±(2.5+0.25%R+0.8M) μm/m | 0.01μm/m |
長距離 | (1.0~15.0)m | ±3/M mm/m | ±(2.5+2.5%R+0.08M) μm/m | 0.01μm/m |
注:R為垂直度結(jié)果;M為測量距離,單位:m |
自動精密轉(zhuǎn)臺型號:WR50
角度測量范圍:(0~360)°
測量精度:±1″
分辨力:0.1″
轉(zhuǎn)速:10rpm
跟蹤速度:2rpm
重量:1.9kg
高度:148mm
直徑:112mm
通信方式:藍牙傳輸
供電方式:鋰電池
正交觸發(fā)盒信號輸入:差分TTL(RS422)正交編碼信號、10μApp微電流信號
輸出形式:10μs脈沖
觸發(fā)延時:0.1μs
供電電源:12VDC
尺寸重量與供電便攜箱尺寸:613mm×460mm×230mm
標準配置重量:18kg
供電電源:(100~240)VAC
安全要求激光的安全等級達到Class I要求
四. 配置與證書
配置
序號 | 名稱 | 明細 | 備注 |
1 | SJ6000主機 | 1臺,配云臺、電源適配器 | 標配 |
2 | 通用三腳架 | 1個,配便攜包 |
3 | 筆記本電腦 | 1臺,配測量軟件 |
4 | 環(huán)境補償單元 | 環(huán)境補償主機:1個,內(nèi)置空氣濕度和大氣壓力傳感器 |
空氣溫度探頭:1個,線長5米 |
材料溫度探頭:3個,線長5米 |
5 | 標配附件 | USB線:2根 |
磁性表座:2個 |
安裝柱:4節(jié) |
輔助安裝塊:1塊 |
水平儀:1個 |
6 | 線性鏡組 | 線性干涉鏡、線性反射鏡,各1個,夾緊孔座2個 |
7 | 便攜式拉桿箱 | 1個,外尺寸:613mm×460mm×230mm |
8 | 線性附件 | 三坐標測頭夾具:1套 | 選配 |
9 | 輕型線性鏡組:小角錐反射鏡、縮光鏡,各1個 | 選配 |
10 | 可調(diào)轉(zhuǎn)向鏡:1個 | 選配 |
11 | 角度鏡組 | 角度干涉鏡、角度反射鏡,各1個 | 選配 |
12 | 平面度鏡組 | 180mm、360mm可調(diào)基板,各1個,平面度旋轉(zhuǎn)鏡2個 | 選配 |
13 | 短直線度鏡組 | 短距離直線度干涉鏡、短距離直線度反射鏡,各1個 | 選配 |
14 | 長直線度鏡組 | 長距離直線度干涉鏡、長距離直線度反射鏡,各1個 | 選配 |
15 | 直線度附件 | 大角錐反射鏡、90度轉(zhuǎn)向鏡、直線度底座、M8接頭,各1個 | 選配 |
16 | 垂直度鏡組 | 光學直角尺、90°轉(zhuǎn)向鏡輔助安裝塊,各1個 | 選配 |
17 | 自動精密轉(zhuǎn)臺 | 1臺,配卡盤、USB數(shù)據(jù)線、USB電源適配器、藍牙工具 | 選配 |
18 | 正交觸發(fā)盒 | 1臺,配電源適配器、觸發(fā)數(shù)據(jù)線 | 選配 |
19 | 工作服 | 夏、冬實驗室工作服,各1件 | 選配 |
注意事項:n 平面度測量配置需求:平面度鏡組+角度鏡組
n 平行度測量配置需求:依據(jù)軸向量程范圍,選擇相應直線度鏡組即可
n 短垂直度測量(0.1~3.0)m配置需求:短直線度鏡組+垂直度鏡組
n 長垂直度測量(1.0~20.0)m配置需求:長直線度鏡組+垂直度鏡組
n 直線度附件:主要應用于Z軸的直線度測量和垂直度測量
證書 序號 | 名稱 | 明細 | 備注 |
1 | 產(chǎn)品使用說明書 | 1份 | 標配 |
2 | 產(chǎn)品合格證、保修卡 | 1份 |
3 | 激光頻率校準證書 | 由深圳市計量質(zhì)量檢測研究院出具 由中國出具:交貨期需延長1個月 由其它機構(gòu)出具 | 選配 |
4 | 環(huán)境補償單元校準證書 | 選配 |
5 | 線性測長校準證書 | 由中國出具:交貨期需延長1個月 由其它機構(gòu)出具 | 選配 |
6 | 角度校準證書 | 選配 |
7 | 直線度校準證書 | 選配 |
8 | 光學直角尺校準證書 | 選配 |